OFDM差分調(diào)制技術(shù)的研究與應(yīng)用.pdf

1、正交頻分復(fù)用(OFDM)由于頻譜效率高、對信道多徑時延的魯棒性強、便于單頻網(wǎng)應(yīng)用等優(yōu)點而成為數(shù)字多媒體廣播和各種無線通信的常用技術(shù)。這一系統(tǒng)的主要缺點是對時變干擾相當敏感，特別在該系統(tǒng)采用高階調(diào)制方案時尤為明顯。由時變性引起的多普勒擴展會破壞OFDM的子載波間正交性，產(chǎn)生子載波信道間干擾(ICI)，并在干擾較大時對系統(tǒng)造成很多問題，如誤碼平臺增大、實現(xiàn)復(fù)雜度增大、系統(tǒng)頻譜利用率降低等，故而限制了OFDM在便攜和移動多媒體設(shè)備上的應(yīng)用。

2、 如何在快衰落信道環(huán)境下實現(xiàn)OFDM系統(tǒng)的高效調(diào)制并同時降低實現(xiàn)的復(fù)雜性，是當前OFDM技術(shù)研究的熱點之一。針對相干OFDM系統(tǒng)，研究者們已提出大量的解決方案。但是，目前的解決方案綜合性能不高，往往片面追求單一性能而不顧所提方案對頻譜利用率、實現(xiàn)復(fù)雜度等系統(tǒng)性能的影響。事實上，在OFDM系統(tǒng)中，降低實現(xiàn)復(fù)雜度的最好方案是采用差分調(diào)制技術(shù)。由于信道干擾對差分和相干系統(tǒng)的影響完全不同，因而系統(tǒng)傳輸模式設(shè)計及參數(shù)選取也完全不同，差分系統(tǒng)

3、的性能改進主要依賴于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計和參數(shù)的選取。但是，到目前為止，尚未發(fā)現(xiàn)對上述問題進行分析的相關(guān)報道。正是由于人們對差分認識不足，才導(dǎo)致差分調(diào)制特別是高階差分的應(yīng)用被忽略和遺忘。鑒于此，本文對OFDM差分問題進行了完整和系統(tǒng)的研究，希望籍此使人們重新認識差分調(diào)制技術(shù)的優(yōu)勢。主要工作如下： 1.差分系統(tǒng)信道干擾分析本文推導(dǎo)了差分OFDM系統(tǒng)在時變多徑信道環(huán)境下的ICI功率，分別給出了時域差分、頻域差分和相干系統(tǒng)的信干比(SIR：

4、有用信號功率與ICI干擾的功率之比)的理論表達式。推導(dǎo)了頻域差分系統(tǒng)由多徑延時產(chǎn)生的相位誤差。理論與仿真表明，時變干擾、多徑延時以及子載波數(shù)對不同的調(diào)制方案有不同的影響。因此，實際系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)注意這種差別。 2.頻域差分系統(tǒng)相位糾正頻域差分系統(tǒng)對時變干擾不敏感，但對多徑延時非常敏感。信道干擾分析的結(jié)果表明，多徑延時的干擾可歸結(jié)為公共相位誤差。這可通過簡單的盲相位估計和相位糾正加以補償。本文提出了新的頻域差分解調(diào)方案，給出了不同頻

5、域差分解調(diào)方案誤碼率的理論表達式。 3.分塊的頻域差分調(diào)制與解調(diào)方案同樣，根據(jù)信道干擾分析的結(jié)果，我們進一步提出了新的分塊頻域差分調(diào)制與解調(diào)方案。該方案利用信道延時的先驗知識，選擇分塊差分長度，進行頻域分塊差分調(diào)制；并利用系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)計，有效提高了差分系統(tǒng)在時變多徑信道環(huán)境下系統(tǒng)抗干擾的能力，但又不增加任何實現(xiàn)復(fù)雜度。此方案特別適應(yīng)強延時、快時變的衰落信道，如惡劣的短波信道。 4.高階差分調(diào)制在移動多媒體廣播中的應(yīng)用移動

6、多媒體廣播信道特征在信道的強延時主要來自于單頻網(wǎng)的人造延時，時變干擾主要來自高速運動。對這類信道干擾我們同樣可以通過系統(tǒng)設(shè)計加以消除。我們首次將高階差分調(diào)制應(yīng)用到移動多媒體廣播，提出了新的移動多媒體廣播系統(tǒng)方案。目前，該方案已被遴選為中國手機電視/移動多媒體國家標準技術(shù)方案。國標測試結(jié)果表明，我們所提方案的性能全面優(yōu)于基于相干系統(tǒng)的DVB-H標準，它使系統(tǒng)在高速移動和高頻譜利用率條件下具有良好的性能，并在終端實現(xiàn)了低復(fù)雜度和低功耗，尤其